Дворники - Windscreen wiper
Стеклоочиститель или стеклоочиститель ( американский английский ) это устройство , используемое для удаления дождя, снега, льда, омывающей жидкости, воды и / или обломков из переднего окна транспортного средства таким образом оператор транспортного средства может лучше увидеть , что впереди них. Почти все автотранспортные средства , включая автомобили , грузовики , автобусы , локомотивы поездов и гидроциклы с кабиной, а также некоторые летательные аппараты, оборудованы одним или несколькими такими дворниками, что обычно является требованием закона.
Стеклоочиститель обычно состоит из металлического рычага; один конец поворачивается , а к другому концу прикреплено длинное резиновое лезвие. Рычаг приводится в действие двигателем , часто электродвигателем , хотя в некоторых транспортных средствах также используется пневматический привод . Лезвие раскачивается взад и вперед по стеклу, отталкивая воду, другие осадки или любые другие препятствия для видимости с его поверхности. На автомобилях, выпущенных после 1969 года, скорость обычно регулируется с несколькими постоянными скоростями и часто с одной или несколькими прерывистыми настройками. В большинстве личных автомобилей используются два синхронизированных рычага радиального типа, в то время как во многих автомобилях коммерческого назначения используется один или несколько рычагов пантографа .
На некоторых автомобилях система омывателя ветрового стекла также используется для улучшения и расширения функций стеклоочистителей в сухих или обледенелых условиях. Эта система распыляет воду или антифриз для стеклоомывателя на лобовое стекло с помощью нескольких правильно расположенных форсунок . Эта система помогает удалять грязь и пыль с лобового стекла, когда она используется вместе с щетками стеклоочистителя. Когда используется омывающая жидкость с антифризом, она помогает дворникам удалять снег или лед. Для этих типов зимних условий некоторые автомобили имеют дополнительные обогреватели, направленные на окна, или встроенный (-ые) нагревательный (-ые) провод (-ы) в стекло; Эти системы размораживания помогают предотвратить скопление снега и льда на лобовом стекле. Реже на фары устанавливают миниатюрные дворники, чтобы обеспечить их оптимальное функционирование.
История
Ранние версии
Один из самых ранних зарегистрированных патентов на стеклоочиститель принадлежит Джорджу Дж. Кейпвеллу из Хартфорда, Коннектикут, который был подан 6 августа 1896 года. Его изобретение касалось автоматизированного моторизованного стеклоочистителя для автомобилей, локомотивов и подобных наземных транспортных средств. ".
Другие ранние разработки стеклоочистителей приписывают польскому пианисту Юзефу Хофманну и Mills Munitions из Бирмингема, которые также утверждали, что первыми запатентовали дворники в Англии. По крайней мере, три изобретателя запатентовали устройства для очистки лобового стекла примерно в одно и то же время в 1903 году; Мэри Андерсон , Роберт Дуглас и Джон Апджон. В апреле 1911 года патент на дворники был зарегистрирован Sloan & Lloyd Barnes, патентными агентами Ливерпуля, Англия, для Гладстона Адамса из Уитли-Бей .
Американской изобретательнице Мэри Андерсон приписывают изобретение первого действующего стеклоочистителя в 1903 году. В патенте Андерсон она назвала свое изобретение «устройством для мытья окон» для электромобилей и других транспортных средств. Ее версия стеклоочистителей, приводимых в действие рычагом изнутри автомобиля, очень похожа на стеклоочистители, установленные на многих ранних моделях автомобилей. Андерсон изготовила модель своей конструкции, а затем 18 июня 1903 года подала патент (743 801 доллар США), который был выдан ей Патентным ведомством США 10 ноября 1903 года.
Аналогичное устройство было зарегистрировано за 3 месяца до патента Андерсона, когда Роберт Дуглас подал патент на «очиститель окон кабины локомотива» 12 марта 1903 года.
Изобретатель ирландского происхождения Джеймс Генри Апджон (1845–1914) запатентовал «Аппарат для чистки тележек, автомобилей и других окон», в котором, как было заявлено, использовались щетки или дворники и который мог приводиться в движение либо от двигателя, либо от руки. Щетки или дворники предназначались для очистки либо вверх и вниз, либо только в одном направлении на вертикальном окне. Изобретение Апджона имело приоритет в Великобритании 9 октября 1903 года.
Джон Р. Оишей (1886-1968) основал Tri-Continental Corporation в 1917 году. Эта компания представила первый стеклоочиститель Rain Rubber для двухсекционных прорезей, которые использовались на многих автомобилях того времени. Сегодня Trico Products - один из крупнейших в мире производителей дворников. У Bosch есть крупнейший в мире завод по производству стеклоочистителей в Тинене , Бельгия, который ежедневно производит 350 000 щеток стеклоочистителей. Первые автоматические электрические рычаги стеклоочистителя были запатентованы в 1917 году Шарлоттой Бриджвуд.
Изобретатель Уильям М. Фолберт и его брат Фред подали заявку на патент на автоматический очиститель ветрового стекла в 1919 году, который был выдан в 1922 году. Это был первый автоматический механизм, разработанный американцем, но авторство оригинального изобретения принадлежит другие на Гавайский, Уолл Орманда. Позже Trico урегулировал патентный спор с Folberth и приобрел компанию Folberth в Кливленде, Folberth Auto Specialty Co. Новая система с вакуумным приводом быстро стала стандартным оборудованием на автомобилях, и принцип вакуума использовался примерно до 1960 года. Впервые появилась функция, характерная для современных автомобилей, включающая автоматическое включение дворников на два или три прохода при нажатии кнопки омывателя ветрового стекла, что избавляет от необходимости вручную включать дворники. Сегодня используется электронный таймер, но первоначально небольшой вакуумный цилиндр, механически связанный с переключателем, обеспечивал задержку при утечке вакуума.
Стеклоочистители с прерывистым режимом работы
Изобретатель из дворников (прерывистая, включая теперь дворники с переменной скоростью) , возможно, был Раймонд Андерсон, который в 1923 году предложил электромеханическую конструкцию. (Патент США 1588399). В 1958 году Oishei et al. подала заявку на патент, описывающую не только электромеханические, но также тепловые и гидравлические конструкции. (Патент США 2 987 747). Затем, в 1961 году, Джон Амос, инженер британской автомобильной инженерной компании Lucas Industries , подал первую в Великобритании патентную заявку на конструкцию твердотельной электроники . (Патент США 3 262 042).
В 1963 году еще одна форма прерывистого стеклоочистителя была изобретена Робертом Кернс , с профессором машиностроения в Wayne State University в Детройте , штат Мичиган. (Патент США 3,351,836 - дата подачи 1964 г.). Дизайн Кернса был предназначен для имитации функции человеческого глаза , который мигает только один раз в несколько секунд. В 1963 году Кернс построил свою первую систему стеклоочистителей прерывистого действия, используя готовые электронные компоненты. Интервал между протиранием определялся скоростью протекания тока в конденсатор ; когда заряд в конденсаторе достигнет определенного напряжения , конденсатор разряжается, активируя один цикл двигателя стеклоочистителя, а затем повторяя процесс. Кернс показал свой дизайн дворников Ford Motor Company и предложил их изготовить. Руководители Ford отклонили предложение Кирнса в то время, но позже предложили аналогичный дизайн в качестве опции для линейки Mercury компании , начиная с моделей 1969 года. Кернс подал в суд на Ford в многолетнем патентном споре, который Кернс в конечном итоге выиграл в суде, вдохновив на создание художественного фильма « Вспышка гения» 2009 года, основанного на статье « Нью-Йоркер» 1993 года, в которой освещалась судебная тяжба.
В марте 1970 года французский производитель автомобилей Citroën представил на своей модели SM более совершенные, чувствительные к дождю стеклоочистители прерывистого действия . Когда была выбрана прерывистая функция, стеклоочиститель делал один проход. Если ветровое стекло было относительно сухим, электродвигатель стеклоочистителя потреблял большой ток , что устанавливало таймер цепи управления на длительную задержку для следующего стеклоочистителя . Если двигатель потреблял небольшой ток, это указывало на то, что стекло все еще было влажным, и устанавливал таймер, чтобы минимизировать задержку.
Власть
Стеклоочистители могут приводиться в действие различными средствами, хотя большинство используемых сегодня приводятся в действие электродвигателем через ряд механических компонентов, обычно два 4-стержневых рычага , включенных последовательно или параллельно .
В автомобилях с пневматическими тормозами иногда используются пневматические дворники, приводимые в действие за счет подачи небольшого количества сжатого воздуха из тормозной системы к небольшому пневматическому двигателю, установленному на лобовом стекле или чуть выше него. Эти дворники активируются при открытии клапана, который позволяет сжатому воздуху входить в двигатель.
Ранние дворники часто приводились в движение вакуумным двигателем, приводимым в действие вакуумом в коллекторе . У этого был недостаток, заключающийся в том, что вакуум в коллекторе варьируется в зависимости от положения дроссельной заслонки и почти отсутствует при полностью открытой дроссельной заслонке, когда дворники замедляются или даже останавливаются. Эта проблема была частично преодолена за счет использования комбинированного топливно-вакуумного бустерного насоса.
Некоторые автомобили, в основном из 1960-х и 1970-х годов, имели стеклоочистители с регулируемой скоростью и гидравлическим приводом, в первую очередь Lincoln Continental 61–69 годов, Lincoln Continental Mark III 1969–71 годов (но не все модели 70-х) и '63 –'71 Ford Thunderbird . Они приводились в действие тем же гидравлическим насосом, который использовался в механизме рулевого управления с гидроусилителем.
На более раннем Citroën 2CV дворники приводились в действие чисто механической системой, кабелем, соединенным с трансмиссией; Чтобы снизить стоимость, этот кабель также питал спидометр. Таким образом, скорость дворников менялась в зависимости от скорости автомобиля. Когда автомобиль был неподвижен, дворники не включались, но ручка под спидометром позволяла водителю включать их вручную.
Геометрия
.jpg)
Большинство дворников имеют поворотный (или радиальный) тип: они прикреплены к одному рычагу, который, в свою очередь, прикреплен к двигателю. Они обычно встречаются на многих автомобилях, грузовиках, поездах, лодках, самолетах и т. Д.
Современные дворники обычно двигаются параллельно (рис. 1, ниже). Однако различные модели Mercedes-Benz и другие автомобили, такие как Volkswagen Sharan, используют дворники, сконфигурированные для движения в противоположных направлениях (рис. 2), что механически более сложно, но позволяет избежать появления большого незащищенного угла лобового стекла перед передней частью. -место пассажирское. Экономическая выгода для автопроизводителя возникает, когда дворники, настроенные для движения в противоположных направлениях, не нуждаются в перемещении для автомобилей, экспортируемых в страны с правым рулем, такие как Великобритания и Япония.
Стеклоочиститель другой конструкции (рис. 6) основан на пантографе и используется во многих коммерческих транспортных средствах, особенно в автобусах с большими ветровыми стеклами. Стеклоочистители с пантографом имеют по два рычага для каждого лезвия, при этом сам лезвие в сборе поддерживается на горизонтальной штанге, соединяющей два рычага. Один из рычагов прикреплен к двигателю, а другой - на неработающем стержне. Механизм пантографа, будучи более сложным, позволяет лезвию закрывать большую часть ветрового стекла при каждом протирании. Однако для этого также обычно требуется, чтобы стеклоочиститель был «припаркован» в середине ветрового стекла, где он может частично закрывать обзор водителю, когда он не используется. В некоторых моделях автомобилей иногда используется рука пантографа на стороне водителя и обычная рука на стороне пассажира. Triumph Stag, Lexus и некоторые американские производители используют этот метод, чтобы покрыть большую площадь остекления, где лобовое стекло довольно широкое, но при этом очень мелкое. Уменьшение высоты ветрового стекла потребует использования коротких рычагов стеклоочистителя, которые не доходят до края ветрового стекла.
Простая однолопастная установка с центральным шарниром (рис. 4) обычно используется на заднем ветровом стекле, а также на передней части некоторых автомобилей. Mercedes-Benz впервые система (рис. 5) под названием «Monoblade», основанная на кантилеверах , в котором одна рука проходит наружу , чтобы достигнуть верхних углов ветрового стекла, так и тянет в на концах и в середине такта, подметание из тропинки в форме буквы «М». Таким образом, одно лезвие может покрыть большую часть ветрового стекла, смещая любые остаточные полосы от центра ветрового стекла.
Некоторые более крупные автомобили конца 70-х - начала 80-х годов, особенно американские автомобили с левосторонним водителем , имели пантографный дворник на стороне водителя с обычным шарниром на стороне пассажира. Асимметричные дворники обычно имеют конфигурацию, позволяющую очистить большую площадь ветрового стекла со стороны водителя, и поэтому в большинстве случаев они зеркально отражаются для автомобилей с левым и правым рулем (например, рис. 1 по сравнению с рис. 10). Одно исключение находится на втором поколениях Renault Clio , Twingo и Scénic , а также BMW «s E60 5 серии и E63 6 Series , то Peugeot 206 и Nissan Almera Tino , где дворники всегда подметать влево. На моделях с правым рулем рычажный механизм позволяет правому стеклоочистителю перемещаться наружу к углу ветрового стекла и очищать большую площадь.
Рис. 1: Наиболее распространенная геометрия, встречающаяся на подавляющем большинстве транспортных средств, в основном легковых автомобилях с левым рулем ; Правый Mercedes-Benz W140 и некоторые более ранние британские автомобили
Рис.2: Широко распространенная альтернативная конфигурация, подходящая как для работы с левым, так и с правым рулем.
Рис.3: SEAT Altea , SEAT León II, SEAT Toledo III
Рис.4: Простая дуговая однолопастная система, используемая на ВАЗ-1111 Ока , Fiat Panda I / SEAT Marbella , Fiat Uno , Citroën AX , Citroën BX , Citroën ZX , SEAT Ibiza I и Jaguar XJ 1986-2003 гг.
Рис. 5: Система сложной или эксцентрической дуги, используемая на Subaru XT, а также на Mercedes-Benz W124 , R129 , W201 , W202 , C208 и W210 ; Эксцентричная конструкция стеклоочистителя пассажира на большинстве последних моделей Mercedes-Benz
Рис. 6: Пантографическая система, используемая на некоторых автобусах (например, Mercedes-Benz O305 ), некоторых школьных автобусах , некоторых троллейбусах (например, Ikarus 415T и ZiU -9 ), некоторых поездах (например, класс IE 29000 ) и Kenworth T600, а также задний дворник для Honda CR-X Si и Porsche 928 и для водительской стороны Triumph TR7
Рис.7: MAN , МАЗ , ROMAN , DAF XF , Hino 700 , Mitsubishi Fuso Super Great , UD Quon , UD Quester , Škoda 14Tr , Toyota FJ Cruiser , Jaguar E-Type , MGB , MG Midget , Austin Healey Sprite (1968 г.) Правило только для США требовало протирать определенный процент ветрового стекла).
Рис. 8: Устаревшая конструкция, обнаруженная на некоторых старых пожарных машинах и грузовых автомобилях, некоторых школьных автобусах ; такой же дизайн на одинарном лобовом стекле для Jeep Wrangler YJ
Рис.9: Военные колесные машины США, джипни , некоторые школьные автобусы и грузовые автомобили, Hummer H1 и HUMVEE.
Рис . 10:. Как Рис 1 , но зеркально, в основном видели на праворульных автомобилях, LHD Mercedes-Benz W140
Другая геометрия стеклоочистителя
- Работает аналогично рис. 8, но ветровое стекло не разделено, а состояние покоя находится в нижней части лобового стекла, обращенной наружу.
- Работает аналогично рис. 2, но один стеклоочиститель находится в верхнем положении, а другой - в нижнем.
- Работает аналогично рис. 9, но использует один стеклоочиститель.
- Работает аналогично рис. 6, но использует только один дворник.
Необычная геометрия дворников
- Работает так же, как на рис. 1, но использует большой дворник с одним пантографом.
- Работает так же, как на рис. 6, но дворники расположены вверх ногами.
- Renault PR100 и его сочлененная версия Renault PR180.2
- Британский железнодорожный класс 92
- Работает так же, как на Рис. 1 или Рис. 10, но дворники расположены в перевернутом положении.
Другие автомобильные приложения
Стеклоочистители задние
Некоторые автомобили оснащены дворниками (с омывателями или без них) также на заднем стекле. Дворники заднего стекла обычно используются в хэтчбеках , универсалах / универсалах , внедорожниках , минивэнах и других транспортных средствах с более вертикально ориентированными задними окнами, которые имеют тенденцию накапливать пыль. Впервые предложенные в 1940-х годах, они приобрели широкую популярность в 1970-х после их появления на Porsche 911 в 1966 году и Volvo 145 в 1969 году.
Дворники фар
В 1960-х годах, когда интерес к автомобильной безопасности рос, инженеры начали исследовать различные системы очистки фар. В конце 1968 года компания Chevrolet представила омыватели фар высокого давления на различных моделях 1969 года. В 1970 году Saab Automobile представила дворники для фар во всем своем ассортименте. Они работали на горизонтальном возвратно-поступательном механизме с одним двигателем. Позже они были заменены механизмом стеклоочистителя с радиальным шпинделем с индивидуальными двигателями на каждой фаре. В 1972 году системы очистки фар стали обязательными в Швеции.
Стеклоочистители для фар почти исчезли сегодня, и большинство современных конструкций полагаются исключительно на струю жидкости под давлением для очистки фар. Это снижает стоимость производства, сводит к минимуму аэродинамическое сопротивление и соответствует нормам ЕС, ограничивающим использование стеклоочистителей только для стекол (сегодня большинство линз изготовлено из пластика).
Другие особенности
Омыватель ветрового стекла
Большинство дворников работают вместе с омывателем ветрового стекла; насос , который подает смесь воды, спирта и моющее средство (смесь называется стеклоомываейся жидкостью ) из резервуара к ветровому стеклу. Жидкость подается через небольшие форсунки, установленные на колпаке . Обычно используются обычные форсунки, но в некоторых конструкциях используется жидкостный осциллятор для более эффективного диспергирования жидкости.
В более теплом климате вода также может работать, но в более холодном климате она может замерзнуть, повредив насос. Хотя автомобильный антифриз химически похож на жидкость для стеклоочистителя, его не следует использовать, поскольку он может повредить краску. Самая ранняя задокументированная идея подключения очистителя ветрового стекла к резервуару с жидкостью для стеклоомывателя была высказана в 1931 году компанией Richland Auto Parts Co, Мэнсфилд, Огайо. Уругвайский гонщик и механик Эктор Суппичи Седес разработал омыватель ветрового стекла в конце 1930-х годов.
С 2012 года форсунки на многих автомобилях заменены на систему AquaBlade, разработанную компанией Valeo. Эта система подает моющую жидкость непосредственно через резиновый элемент щетки стеклоочистителя. Эта система подавляет визуальные помехи во время вождения и, таким образом, сокращает время реакции водителя в случае аварии.
Скрытые дворники
Некоторые большие автомобили оснащены скрытыми дворниками (или дворниками с пониженной парковкой ). Когда дворники выключены в стандартных не скрытых конструкциях, «парковочный» механизм или схема перемещает дворники в нижний край протираемой области около нижней части ветрового стекла, но все еще в поле зрения. В конструкциях, закрывающих дворники, ветровое стекло выступает за задний край капота. Стеклоочистители располагаются ниже зоны действия стеклоочистителя в нижней части ветрового стекла, но вне поля зрения.
Дворники с датчиком дождя
Некоторые автомобили теперь доступны с программируемыми водителем интеллектуальными (автоматическими) дворниками ветрового стекла, которые определяют наличие и количество дождя с помощью датчика дождя . Датчик автоматически регулирует скорость и частоту лопастей в зависимости от количества обнаруженного дождя. Эти элементы управления обычно имеют ручное управление.
Дворники с датчиком дождя появились на различных моделях в конце 20 века, одним из первых стал Citroën SM . По состоянию на начало 2006 года дворники с датчиком дождя являются дополнительными или стандартными для всех Cadillac и большинства Volkswagen и доступны для многих других основных производителей.
Система стеклоочистителей с датчиком дождя, используемая в настоящее время большинством производителей автомобилей, была первоначально изобретена и запатентована в 1978 году австралийцем Раймондом Дж. Ноаком, см. Патенты США 4,355,271 и 5,796,106. Оригинальная система автоматически включала дворники, фары и омыватели ветрового стекла.
Альтернативы без лезвий
Обычная альтернативная конструкция, используемая на судах, называемая экраном с четким обзором , позволяет избежать использования резиновых щеток стеклоочистителя. Круглая часть ветрового стекла состоит из двух слоев, внешний из которых вращается с высокой скоростью для отвода воды.
Высокоскоростной самолет может использовать стравливаемый воздух, в котором для удаления воды используется сжатый воздух из газотурбинного двигателя, а не механические дворники для снижения веса и сопротивления. Эффективность этого метода также зависит от водоотталкивающей обработки стекла, аналогичной Rain-X .
Законодательство
Во многих юрисдикциях есть законодательные требования, чтобы автомобили были оборудованы дворниками. Дворники ветрового стекла могут быть обязательным элементом безопасности при проверках безопасности автомобилей . В некоторых штатах США есть правило «дворники включены, фары включены» для автомобилей.
В популярной культуре
В телевизионном рекламном ролике Synchronicity для автомобиля Volkswagen Jetta 1999 года дворники были синхронизированы с событиями, наблюдаемыми через окна автомобиля, а также с песней "Young at Heart", которая была заказана для рекламного агентства Arnold Worldwide и написана Питером дю Шармом под руководством Питера дю Шарма. название «Главный цилиндр».